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In 2015, Google engineer Alexander Mordvintsev presented DeepDream as technique to visualise the feature analysis capabilities of deep neural networks that have been trained on image classification tasks. For a brief moment, this technique enjoyed some popularity among scientists, artists, and the general public because of its capability to create seemingly hallucinatory synthetic images. But soon after, research moved on to generative models capable of producing more diverse and more realistic synthetic images. At the same time, the means of interaction with these models have shifted away from a direct manipulation of algorithmic properties towards a predominance of high level controls that obscure the model's internal working. In this paper, we present research that returns to DeepDream to assess its suit-ability as method for sound synthesis. We consider this research to be necessary for two reasons: it tackles a perceived lack of research on musical applications of DeepDream, and it addresses DeepDream's potential to combine data driven and algorithmic approaches. Our research includes a study of how the model architecture, choice of audio data-sets, and method of audio processing influence the acoustic characteristics of the synthesised sounds. We also look into the potential application of DeepDream in a live-performance setting. For this reason, the study limits itself to models consisting of small neural networks that process time-domain representations of audio. These models are resource-friendly enough to operate in real time. We hope that the results obtained so far highlight the attractiveness of Deep-Dream for musical approaches that combine algorithmic investigation with curiosity driven and open ended exploration.
This paper describes the authors' first experiments in creating an artificial dancer whose movements are generated through a combination of algorithmic and interactive techniques with machine learning. This approach is inspired by the time honoured practice of puppeteering. In puppeteering, an articulated but inanimate object seemingly comes to live through the combined effects of a human controlling select limbs of a puppet while the rest of the puppet's body moves according to gravity and mechanics. In the approach described here, the puppet is a machine-learning-based artificial character that has been trained on motion capture recordings of a human dancer. A single limb of this character is controlled either manually or algorithmically while the machine-learning system takes over the role of physics in controlling the remainder of the character's body. But rather than imitating physics, the machine-learning system generates body movements that are reminiscent of the particular style and technique of the dancer who was originally recorded for acquiring training data. More specifically, the machine-learning system operates by searching for body movements that are not only similar to the training material but that it also considers compatible with the externally controlled limb. As a result, the character playing the role of a puppet is no longer passively responding to the puppeteer but makes movement decisions on its own. This form of puppeteering establishes a form of dialogue between puppeteer and puppet in which both improvise together, and in which the puppet exhibits some of the creative idiosyncrasies of the original human dancer.
Strings P
(2021)
Strings is an audiovisual performance for an acoustic violin and two generative instruments, one for creating synthetic sounds and one for creating synthetic imagery. The three instruments are related to each other conceptually , technically, and aesthetically by sharing the same physical principle, that of a vibrating string. This submission continues the work the authors have previously published at xCoAx 2020. The current submission briefly summarizes the previous publication and then describes the changes that have been made to Strings. The P in the title emphasizes, that most of these changes have been informed by experiences collected during rehearsals (in German Proben). These changes have helped Strings to progress from a predominantly technical framework to a work that is ready for performance.
Strings
(2020)
This article presents the currently ongoing development of an audiovisual performance work with the title Strings. This work provides an improvisation setting for a violinist, two laptop performers, and two generative systems. At the core of Strings lies an approach that establishes a strong correlation among all participants by means of a shared physical principle. The physical principle is that of a vibrating string. The article discusses how this principle is used in both natural and simulated forms as main interaction layer between all performers and as natural or generative principle for creating audio and video.
3D Bin Picking with an innovative powder filled gripper and a torque controlled collaborative robot
(2023)
A new and innovative powder filled gripper concept will be introduced to a process to pick parts out of a box without the use of a camera system which guides the robot to the part. The gripper is a combination of an inflatable skin, and a powder inside. In the unjammed condition, the powder is soft and can adjust to the geometry of the part which will be handled. By applying a vacuum to the inflatable skin, the powder gets jammed and transforms to a solid shaped form in which the gripper was brought before applying the vacuum. This physical principle is used to pick parts. The flexible skin of the gripper adjusts to all kinds of shapes, and therefore, can be used to realize 3D bin picking. With the help of a force controlled robot, the gripper can be pushed with a consistent force on flexible positions depending of the filling level of the box. A Kuka LBR iiwa with joint torque sensors in all of its seven axis’ was used to achieve a constant contact pressure. This is the basic criteria to achieve a robust picking process.
Sensors and actuators enable creation of context-aware applications in which applications can discover and take advantage of contextual information, such as user location, nearby people and objects. In this work, we use a general context definition, which can be applied to various devices, e.g., robots and mobile devices. Developing context-based software applications is considered as one of the most challenging application domains due to the sensors and actuators as part of a device. We introduce a new development approach for context-based applications by using use-case descriptions and Visual Programming Languages (VPL). The introduction of web-based VPLs, such as Scratch and Snap, has reinvigorated the usefulness of VPLs. We provide an in-depth discussion of our new VPL based method, a step by step development process to enable development of context-based applications. Two case studies illustrate how to apply our approach to different problem domains: Context-based mobile apps and context-based humanoid robot applications.
The main advantage of mobile context-aware applications is to provide effective and tailored services by considering the environmental context, such as location, time, nearby objects and other data, and adapting their functionality according to the changing situations in the context information without explicit user interaction. The idea behind Location-Based Services (LBS) and Object-Based Services (OBS) is to offer fully-customizable services for user needs according to the location or the objects in a mobile user's vicinity. However, developing mobile context-aware software applications is considered as one of the most challenging application domains due to the built-in sensors as part of a mobile device. Visual Programming Languages (VPL) and hybrid visual programming languages are considered to be innovative approaches to address the inherent complexity of developing programs. The key contribution of our new development approach for location and object-based mobile applications is a use case driven development approach based on use case templates and visual code templates to enable even programming beginners to create context-aware mobile applications. An example of the use of the development approach is presented and open research challenges and perspectives for further development of our approach are formulated.
Landing heel first has been associated with elevated external knee abduction moments (KAM), thereby potentially increasing the risk of sustaining a non-contact ACL injury. Apart from the foot strike angle, knee valgus angle (VAL) and vertical center of mass velocity at initial ground contact (IC) have been associated with increased KAM in females across different sidestep cuts. While real-time biofeedback training has been proven effective for gait retraining [4], the highly dynamic, non-cyclical nature of cutting maneuvers makes real-time feedback unsuitable and alternative approaches necessary. This study aimed at assessing the efficacy of immediate software-aided feedback on cutting technique in reducing KAM during handball-specific cutting maneuvers.
Established robot manufacturers have developed methods to determine and optimize the accuracy of their robots. These methods vary from robot manufacturers to their competitors. Due to the lack of published data, a comparison of robot performance is difficult. The aim of this article is to find methods to evaluate important characteristics of a robot with an accurate and cost-effective setup. A laser triangulation sensor and geometric referenced spheres were used as a base to compare the robot performance.
In this contribution, we present a novel 3D printed multi-material, electromagnetic vibration harvester. The harvester is based on a cantilever design and utilizes an embedded constantan wire within a matrix of polyethylene terephthalate glycol (PETG). A prototype has been manufactured with a combination of a fused filament fabrication (FFF) printer and a robot with a custom-made tool.
Als Fortsetzung des FHOP-Projektes wurde an der Fachhochschule Offenburg auf Basis des bestehenden Mikroprozessorkerns im Rahmen einer Diplomarbeit ein Mikrocontroller in ES2-0.7 μm-Technologie entworfen. Der Controller wurde modular aufgebaut mit den Komponenten: FHOP-Mikroprozessor, Buscontroller, Waitstate-Chipselect-Einheit, 16x16 Bit Multiplizierer, 2KB ROM, 256 Byte RAM, Watchdog, PIO mit 16 konfigurierbaren Ports, SIO, 2 Timer und ein Interruptcontroller für 8 Interrputquellen.
Der Chip benötigt bei einer Komplexität von ca. 65400 Transistoren eine Siliziumfläche von etwa 27 mm². Er wurde im September 1996 zur Fertigung gegeben und mittlerweile erfolgreich getestet. Das interne ROM des Mikrocontrollers enthält das BIOS sowie ein Testprogramm. Zur Erstellung der Software steht eine komplette Entwicklungsumgebung zur Verfügung. Sämtliche Komponenten stehen im FHOP-Design-Kit in Kürze zur Verfügung.
Nach dem Nachweis der Funktionalität des an der Fachhochschule Offenburg entwickelten Mikroprozessorkernels FHOP (First Homemade Operational Processor), wird eine Anwendung des Kernels in einem Applikationschip beschrieben.
Der Thermologger-ASIC soll mit Hilfe eines Temperatursensors die Umgebungstemperatur bei technischen Prozessen in regelmäßigen Zeitabständen erfassen und abspeichern. Die Meßwerte werden bei Bedarf ber eine serielle Schnittstelle des Thermologger-ASICs an einen PC übertragen und ausgewertet. Zur Verringerung der Leistungsaufnahme wird zwischen zwei Temperaturmessungen in einen Power-Down-Mode geschaltet.
Der ASIC soll später in einer Chipkarte integriert werden.
Im Frühjahr 1995 entstand die Idee, einen Lottozahlengenerator als Demonstrations- und Studienobjekt, für die Anwendung komplexer digitaler Entwurfsmethoden, zu entwerfen. Mit Hilfe der Schaltung ist es möglich, 6 verschiedene Zahlen zufällig aus 49 Zahlen zu ermitteln. Bei der Ziehung der einzelnen Zahlen werden verschiedene Töne und Melodien erzeugt. Die Schaltung ist so konzipiert, daß eine einfache Bedienung möglich ist. Der Chip wurde als Standardzellen-Entwurf mit einer Fläche von ca. 7 um² geroutet.
An der Fachhochschule Offenburg wurde im Sept. 93 das Projekt eines implantierbaren 16 Bit Mikroprozessor-Kernels FHOP ins Leben gerufen. Ausgehend von dem in einem Testchip erfolgreich erprobten umstrukturierten Entwurf wurde durch gezielten Einsatz von strukturiertem Routen unter Nutzung der Fähigkeiten zum hierarchischen Arbeiten in der MENTOR-IC-Station eine erheblich verkleinerte und flächenmäßig optimierte Struktur abgeleitet, die sich mit 4 Quadratmilimetern Fläche durchaus mit kommerziellen Mikroprozessor-Kerneln vergleichen läßt.
FHOP-Mikroprozessor-Kernel
(1995)
Für die Implementation in ASIC's wurde ein kompakter Mikroprozessor-Kernel als Standardzellen-Makro entworfen. Durch konsequenten Einsatz von Hochsprachen und CAE-Werkzeugen (VHDL, Synthese) konnte ein vollständiges Design in nur vier Monaten durchgeführt werden. Der Prozessor wird in einem Testchip erprobt.
Erstellen von Hardmakros und Aufbau einer Zellbibliothek unter Verwendung des ES2-Library-Kits
(1993)
Es wird eine Anleitung zur Erstellung von Hardmakros mit der Mentor-Graphics-Software gegeben. Die Hardmakros werden mit Standardzellen aus der ES2-Bibliothek der Firma EUROCHIP aufgebaut. Die Hardmakros werden in eine eigenständige Bibliothek abgelegt und können in neuen Chip-Designs verwendet werden.
Mit zunehmend komplexer werdenden Schaltungen wachsen auch die Anforderungen an die Entwicklung einer entsprechenden Leiterplatte. Mit der BOARD-Station von MENTOR-Graphics können professionelle Leiterplatten entwickelt werden.
Im Rahmen dreier Entwicklungsprojekte an der Fachhochschule Offenburg wurden mehrere aufwendige Layoutentwürfe mit der BOARD-Station in verschiedenen Diplomarbeiten durchgeführt. Im Folgenden wird über die dabei gewonnenen Erfahrungen berichtet.
Digitaler Phasenreglerkreis mit numerisch gesteuertem Oszillator als LCA-Microcontroller Kombination
(1992)
Am Beispiel einer Schrittmotor-Indexerschaltung wird der effektive Einsatz von konfigurierbaren Logic Cell Arrays in Zusammenwirkung mit einem Mikrokontroller demonstriert, wobei die hohe Arbeitsgeschwindigkeit des LCAs den Bereich der Schaltung übernimmt und im Regelkreis die arithmetrische Berechnung durchführt. Die Konfiguration des LCA aus dem EPROM des Controllers führt zu einer ungewöhnlichen Flexibilität des Entwurfs und ermöglicht zahlreiche andere Anwendungen mit dieser Architektur.
Die Fachhochschule Offenburg bietet den Studenten des Fachbereichs Nachrichtentechnik seit Ende 1990 das Wahlfach "Entwicklung integrierter Anwenderschaltkreise (ASIC)" an. Ziel des Wahlfachs ist es, den Studenten Grundkenntnisse im Entwurf eines ASIC's zu vermitteln, und wie im folgenden Beitrag aufgezeigt, die Möglichkeit zu bieten, den gesamten Entwurfszyklus von der Schaltungsentwicklung bis hin zur Fertigungsmaske zu durchlaufen.
Die Fachhochschule Offenburg bietet seit dem Wintersemester 1990/91 den Studenten des Fachbereichs Nachrichtentechnik das Wahlpflichtfach ASIC-Design an. Schon kurz nach der Errichtung des ASIC-Design-Centers im Frühjahr 1990 ermöglicht sie damit künftigen Ingenieuren eine Ausbildung in einem Bereich, der in der modernen Schaltungsentwicklung nicht mehr wegzudenken ist.
Im Rahmen eines GPS-Projektes ist an der Fachhochschule Offenburg ein Konzept für einen experimentellen Navigationsempfänger entstanden. Hierfür wurde der digitale Teil entwickelt und aufgebaut. Für die Realisierung der Schaltung sollten benutzerprogrammierbare Gate Arrays von Xilinx (LCAs) verwendet werden, die sich schon bei einer anderen Arbeit an der Fachhochschule bewährt hatten.
Nachfolgend möchte ich dem Leser einen Überblick über das GPS-System und die Entwicklung der LCAs geben.
An der FH Offenburg arbeiten seit Ende 1989 in einem Team die Professoren Dr. Jansen, Dr. Schüssele, die wissenschaftlichen Mitarbeiter Bernd Reinke, Martin Jörger und die Diplomanden Hans Fiesel, Otmar Feißt an dem Entwurf eines Nachrichtenempfängers. Im Rahmen dieses Projekts, genannt GPS-Projekt (GPS = Global Positioning System), wurde im Herbst 1990 ein experimenteller Empfänger in Betrieb genommen. Nachdem die Testergebnisse gezeigt hatten,daß das Konzept der Anlage stimmte, ging es nun um die Miniaturisieriung, Integration und Optimierung der Schaltung. Außerdem sollte der bisher verwendete PC durch einen auf der Platine befindlichen Mikroprozessor ersetzt werden. Im Zusammenhang mit dem GPS-Projekt wurden bisher im Offenburger ASIC-Labor eine Analogschaltung auf einem B500, drei LCA Designs und diverse GAL's entwickelt.
Zur Zeit arbeiten mehrere Diplomanden an der zweiten Generation des Empfängers. Meine Aufgabe besteht darin, die dort noch in drei LCA's untergebrachte digitale Logik sowie einen Teil des bisherigen PC-Interface in einem IMS Gate Forrest zu integrieren. Außerdem muß die Logik von 8 Bit auf einen 16 Bit breiten Datenbus umgestellt und an die neue Peripherie des Mikroprozessors angepasst werden. Damit soll die jetzige Digital-Platine noch weiter verkleinert werden. Wesentlich ist dabei die Umsetzung der zahlreichen Zähler- und Registerstrukturen in einem Gate Forrest. Als Arbeitsmittel stehen Apollo Workstations mit Mentor Software zur Verfügung.
Die Elektronikindustrie bietet für die Realisierung digitaler Logik eine Vielzahl integrierter Bausteine an, die ein Höchstmaß an Zuverlässigkeit als auch Integrationsdichte ermöglichen.
Je nach Integrationsdichte unterscheidet man hierbei zwischen Standardlogik (TTL,CMOS,DTL...), programmierbarer Logik (PLA, GAL...), Gate Arrays und ASIC-Bausteinen. Mit steigender Integrationsdichte werden Systemeigenschaften verbessert, wie Leistungsverbrauch, Platzbedarf, und Zuverlässigkeit.
Jedoch steht ihr auch ein stark erhöhter Kosten- und Entwicklungsaufwand gegenüber, der den Einsatz hochintegrierter Bausteine in Einzelfertigung bzw. Kleinserien verhindert.
Xilinx bietet nun mit seiner LCA-Produktreihe (logic cell array) eine Alternative zu bestehender hochintegrierbarer Logik an, mit der es möglich sein soll, Vorteile der genannten Einzelproduktgruppen zu übernehmen, und deren Nachteile zu beseitigen.
Im Rahmen einer Diplomarbeit wurde ein solcher LCA-Baustein (XC3020) eingesetzt. Anhand der gegebenen konkreten Anwendung konnte hierbei untersuch twerden, wie schnell sich ein solcher Baustein in bestehende Hardware eingliedern läßt, und welche Integrationsdichte er ermöglicht.
Im Folgenden sollen nun als Schwerpunkte das Einsatzgebiet, die Entwicklung und die Simulation des LCA bei vorliegender Aufgabenstellung aufgezeigt werden.
Seit einiger Zeit wird an der Fachhochschule in Offenburg ein Entwicklungsprojekt verfolgt, an dessen Ende ein GPS Empfänger stehen soll. Dabei handelt es sich um einen Satellitenempfänger, mit dem weltweit eine genaue dreidimensionale Standortbestimmung durchgeführt werden kann. Für diesen Empfänger sollte ein Großteil der Analogschaltung, bestehend aus ZF Verstärker, Costas Loop Synchrondemodulator und Pegeldetektor, in das Transistorarray B500a von AEG intgriert werden. Das Chipdesign wurde im Labor für ASIC Design an der FH Offenburg während des Wintersemesters 1990/91 erstellt. Gefertigt wurde der Chip von der Firma AEG in Ulm, wobei die Fertigungszeit des ASIC 6 Wochen betragen hat.
Mathematik lässt sich in vielen Objekten finden. Sei es die lineare Steigung eines Handlaufs zum Schulgebäude oder die nahezu zylindrische Form einer Litfaßsäule in der Innenstadt. Das Bestreben, Schüler*innen diese Zusammenhänge entdecken zu lassen, steht im Zentrum des MathCityMap Projekts (Ludwig et al., 2013). Auf sogenannten mathematischen Wanderpfaden (bzw. Mathtrails) werden Schüler*innen durch eine App zu Mathematikaufgaben an realen Objekten bzw. in realen Situationen ihrer Umwelt geleitet. Um die Aufgaben zu lösen, werden Daten erhoben, z. B. durch Messungen oder Zählen. Entscheidend ist, dass die Aufgaben so gestellt sind, dass der Schritt der Datenbeschaffung nur vor Ort stattfinden kann und somit direkt mit dem Objekt bzw. der Situation verknüpft wird.
This paper describes the magmaOffenburg 3D simulation team trying to qualify for RoboCup 2013. While last year’s TDP focused on different ways how robot behavior can be defined in the magmaOffenburg framework this year we focus on how we statistically evaluate new features on distributed systems. We also show some results gained through such analysis.
This paper describes the magmaOffenburg 3D simulation team trying to qualify for RoboCup 2012. While last year’s TDP focused on the tool set created for 3D simulation and the support for heterogeneous robot models, this year we focus on the different ways how robot behavior can be defined in the magmaOffenburg framework and how those behaviors can be improved by learning.
This paper describes the magmaOffenburg 3D simulation team trying to qualify for RoboCup 2011. While last year’s TDP focused on the tool set created for 3D simulation in this year we describe the further improvement in this tools as well as some new features we implemented focusing on heterogeneous robot models which seem to be used in RoboCup 2012.
An additional tool was written to simply generate situation-dependent strategies. Furthermore some tools, described last year, are now integrated in one single GUI to easy things up.
This paper describes the magmaOffenburg 3D simulation team trying to qualify for RoboCup 2010. While last year’s TDP focused on decisions making using extended behavior networks and on its software architecture and implementation in this year we describe the tool set that was created for RoboCup 3D. It contians a GUI for agent- and world state visualization, for evaluation of localization algorithms and benchmarks in general, a visual editor for Extended Behavior Networks creation and debugging, a live movement tool to interact with the joints and finally a tool for editing behavior motor files.